Искровой разрядник Советский патент 1980 года по МПК H01T3/00 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, а именно к устройствам формирования прямоугольных импульсов, и может быть использовано в сильноточных наносекундных ускорителях. Известны неуправляемые многоканальные разрядники, состоящие из двух электродов, один из которых выполнен в виде пластины, а другой - в виде лезвия, установленного перпендикулярно пластине 1. Однако в виду протяженных размеров лезвия в известных разрядниках не удается реализовать достаточно большой коэффициент усиления поля вблизи этого электода, вследствие чего стабильность разрядника невысока и, как следствие этого, число эффективных каналов, по которым идет коммутация, также невелико. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является искровой разрядник, содержащий два противостоящих электрода, рабочий торец одного из которых выполнен плоским, а другого - в виде острой кромки с выступами, расположенными на равном расстоянии друг от друга. Выступы имеют форму зазубрин 2. Однако произвольный выбор формы выступов и их расположение на острой кромке не позволяют получить высокую стабильность срабатывания разрядника. Цель изобретения - повышение стабильности срабатывания разрядника и уменьшение длительности фронта формируемого импульса. Указанная цель достигается тем, что в известном разряднике выступы на острой кромке выполнены полукруглой формы, причем радиус закругления выступов R и расстояние h между центрами двух соседних выступов выбраны в зависимости от длины межэлектродного зазора d в соответствии с соотношениями 0, 0,4 1,0 h/d 1,2. Кроме того, для коммутации коаксиальных формирующих линий с целью уменьшения продольного размера разрядника целесообразно электрод с острой кромкой выполнить в виде полого цилиндра. Благодаря выбору оптимальных параметров R и I реализуется близкий к макт симальному для подобной конфигурации

разрядного промежутка коэффициент усиления поля, что позволяет уменьшить разброс срабатывания разрядника, увеличить число каналов, по которым идет коммутация и, как следствие этого, уменьшить длительность фронта формируемого импульса. Кроме того, увеличивается срок службы разрядника.

На фиг. 1 изображены электроды в двух проекциях; на фиг. 2 - то же (в одной проекции), для коммутации коаксиальных линий.

Разрядник состоит из двух противостояших электродов 1 и 2.Рабочий торец электрода 1 выполнен плоским, а электрода 2 - в виде острой кромки с выступами 3, имеющими форму полукруга. В качестве основной изоляции в разрядниках используется очищенная вода с удельным сопротивлением приблизительно 10 Ом-см.

При коммутации коаксиальных формирующих линий с целью уменьшения характерной длины разрядника электрод 1 выполняется в виде диска (фиг. 2), а электрод 2 - в виде полого цилиндра.

Работа разрядника осуществляется следующим образом.

При зарядке накопителя энергии от импульсного генератора, собранного, например, по схеме Аркадьева-Маркса, потенциал на высоковольтном электроде (которым может быть как электрод 1, так и электрод 2) возрастает до значения, определяемого электрической прочностью промежутка, причем наличие выступов практически не сказывается на прочности разрядного про.межутка. При этом вблизи выступов 3 происходит локальное (на вершине выступа) усиление электрического поля. Благодаря тому, что выполняются оптимальные соотношения для радиуса выступов и плотности их расположения на острой кромке, коэффициент усиления поля близок к максимальному, что позволяет повысить стабильность срабатывания разрядника, увеличить число каналов, по которым идет коммутация и, как следствие этого, уменьшить длительность сформированного на нагрузке фронта импульса.

Оптимальные условия выбраны, исходя из того, что радиус выступа определяется из двух противоречивых требований: реализации максимального коэффициента усиления поля и обеспечения достаточно большого срока службы; плотность расположения выступов на острой кромке определяется в основном коэффициентом усиления поля.

Значения стабильности срабатывания и срок службы близки к максимальным, для разрядных промежутков подобной конфигурации имеют место при выполнении соотношений

0, 0,4;

l,0;$h/d 1,2; гдеR - радиус выступа;

h - расстояние между центрами двух соседних выступов;

d - длина межэлектродного зазора.

Высокая стабильность срабатывания разрядника, в свою очередь, позволяет осуществить коммутацию по нескольким каналам и тем самым уменьшить длительность фронта формируемого импульса. При коммутации коаксиальных формирующих линий острая кромка, выполненная в виде полого цилиндра, позволяет приблизительно в 2 раза уменьшить продольный размер разрядника при всех прочих равных условиях.

Следует отметить перспективность применения таких разрядников в импульсных генераторах и сильноточных ускорителях с водяной изоляцией при времени воздействия напряжения 300 не.

Формула изобретения

1.Искровой разрядник, содержащий два противостоящих электрода, рабочий торец одного из которых выполнен плоским,

а другого - в виде острой кромки с выступами, расположенными на равном расстоянии друг от друга, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности срабатывания разрядника и уменьшения длительности фронта формируемого импульса, выступы на острой кромке выполнены полукруглой формы, причем радиус закругления выступов R, расстояние h между центрами соседних выступов и длина d выбраньг в соотношениях

0, 0,4,

l, 1,2.

2.Искровой разрядник по п. 1, отличающийся тем, что , целью уменьшения продольного размера разрядника, электрод с острой кромкой выполнен в виде полого цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Расе J., Desender Van, Martin Т. H. IEEE Trans. On Nucl. Sci. 1975, V. NS--22, № 3, p. 979-982.

2.Martin I. C. Multichannel Gaps. 1970, SSWA/ICM/703/27, p. 1.

/4- 1

,J,,,,,,

///7/////

L/

фиг..